發(fā)布時(shí)間：2017-07-14 09:11

  本文關(guān)鍵詞：并聯(lián)式自動(dòng)消防炮回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的研究

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【摘要】：隨著社會(huì)的發(fā)展與科學(xué)的不斷進(jìn)步，中國(guó)的城鎮(zhèn)化步伐逐漸加快，現(xiàn)代化廠房與居住高樓不斷增多，人口越來(lái)越集中，一旦發(fā)生火災(zāi)，危險(xiǎn)性非常大，救援工作難以開展，如果不能迅速精確地滅火，帶來(lái)的損失極其慘重。為了提高現(xiàn)有自動(dòng)消防炮的滅火效率，結(jié)合現(xiàn)有自動(dòng)消防炮對(duì)定位精度的需求，本文在對(duì)球面五桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)和誤差研究的基礎(chǔ)上，提出了一種新型自動(dòng)消防炮回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。相比于傳統(tǒng)的串聯(lián)懸臂梁式機(jī)構(gòu)自動(dòng)消防炮，其體積小，重心低，剛度高，作業(yè)時(shí)噴液后坐力小，沒(méi)有誤差和慣性的積累與放大，提高了自動(dòng)消防炮的運(yùn)動(dòng)性能、定位精度與穩(wěn)定性，增強(qiáng)滅火性能和效率。本文主要研究?jī)?nèi)容如下： (1)基于螺旋理論進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，建立二自由度球面五桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，推導(dǎo)出了其位置、速度、加速度表達(dá)式。并結(jié)合具體數(shù)值算例進(jìn)行仿真計(jì)算，考察機(jī)構(gòu)參考點(diǎn)R在x， y， z方向上位置坐標(biāo)隨時(shí)間變化的曲線，同時(shí)對(duì)所建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行檢驗(yàn)； (2)為了研究分析機(jī)構(gòu)尺寸誤差對(duì)消防炮末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際運(yùn)動(dòng)位置的影響，應(yīng)用矩陣法對(duì)球面五桿機(jī)構(gòu)誤差進(jìn)行分析，在考慮機(jī)構(gòu)尺寸誤差（不含隨機(jī)性）情況下獲得機(jī)構(gòu)輸出位置誤差w、速度誤差w、加速度誤差w的向量模型，并基于概率分析求出了機(jī)構(gòu)輸出位置均值W和方差2 W的表達(dá)式。最后結(jié)合具體數(shù)值算例進(jìn)行仿真分析，得出機(jī)構(gòu)參考點(diǎn)R在x， y， z方向上的位置均值曲線、位置標(biāo)準(zhǔn)差曲線和機(jī)構(gòu)精度的3曲線，對(duì)所建立的誤差模型進(jìn)行了驗(yàn)證。 (3)在球面五桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)和誤差分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了兩種回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)為球面二自由度五桿并聯(lián)機(jī)構(gòu)的自動(dòng)消防炮，建立了其三維數(shù)字模型。其中一種用于與城市建設(shè)基礎(chǔ)或消防水管連接，消防炮作業(yè)時(shí)滅火液通過(guò)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，經(jīng)蝸輪軸內(nèi)孔、Y形空心桿、管接頭進(jìn)入炮體內(nèi)腔后從炮口噴出。另一種可固定在建筑物的室內(nèi)或室外墻體上，，作業(yè)時(shí)滅火液不經(jīng)過(guò)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，直接經(jīng)外接軟管與末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)聯(lián)接，從消防炮的炮口噴出。 (4)在前述工作的基礎(chǔ)上，本文還簡(jiǎn)要分析設(shè)計(jì)了適用回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)為球面二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的自動(dòng)消防炮的控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)中主要包括火災(zāi)探測(cè)部分，通訊接口，消防炮主控芯片電路（包括整體外圍控制電路，電源電路、程序下載電路、外部電源檢測(cè)電路）以及伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路等模塊，同時(shí)對(duì)電機(jī)控制系統(tǒng)的軟件流程圖進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 本文主要通過(guò)對(duì)球面五桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)和誤差分析，及其應(yīng)用于自動(dòng)消防炮回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的研究，為球面并聯(lián)二自由度五桿機(jī)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)，拓寬了球面五桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用領(lǐng)域，為提高自動(dòng)消防炮效率、精度及穩(wěn)定性提供了有效方法。
【關(guān)鍵詞】：二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu) 球面五桿機(jī)構(gòu) 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 誤差分析 自動(dòng)消防炮回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：西華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TU892
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-18
• 1.1 本論文的目的、意義9-11
• 1.2 研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 球面五桿機(jī)構(gòu)研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.2 消防炮回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 本論文主要研究?jī)?nèi)容16-18
• 2 球面五桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析18-28
• 2.1 概述18-19
• 2.2 球面五桿機(jī)構(gòu)位置分析19-22
• 2.2.1 位置正解分析20-21
• 2.2.2 位置逆解分析21-22
• 2.3 球面五桿機(jī)構(gòu)的速度與加速度分析22-26
• 2.3.1 球面五桿機(jī)構(gòu)的速度分析22-25
• 2.3.2 球面五桿機(jī)構(gòu)的加速度分析25-26
• 2.4 數(shù)值算例26-27
• 2.5 本章小節(jié)27-28
• 3 球面五桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)誤差分析28-39
• 3.1 概述28-29
• 3.2 球面五桿機(jī)構(gòu)誤差模型29-34
• 3.3 誤差概率模型34-35
• 3.4 數(shù)值算例35-38
• 3.5 本章小結(jié)38-39
• 4 球面五桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用39-55
• 4.1 概述39-40
• 4.2 消防炮回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)40-47
• 4.2.1 設(shè)計(jì)方案一41-45
• 4.2.2 設(shè)計(jì)方案二45-47
• 4.3 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析47-54
• 4.3.1 機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算47
• 4.3.2 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的坐標(biāo)系建立47-50
• 4.3.3 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的位置分析50
• 4.3.4 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的速度分析50-53
• 4.3.5 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的加速度分析53-54
• 4.4 本章小結(jié)54-55
• 5 消防炮控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)55-68
• 5.1 消防炮控制系統(tǒng)概述55-65
• 5.1.1 火災(zāi)探測(cè)56-59
• 5.1.2 通訊接口59-60
• 5.1.3 消防炮主控芯片電路60-63
• 5.1.4 伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路63-65
• 5.2 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)65-67
• 5.3 本章小結(jié)67-68
• 6 結(jié)論與展望68-70
• 6.1 本文工作總結(jié)68-69
• 6.2 展望69-70
• 參考文獻(xiàn)70-74
• 附錄74-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果75-76
• 致謝76-77

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